合成金刚石的研究与应用PDF电子书下载

目 录 3

第一部分人造金刚石单晶 3

1.1“生长空间”理论在金刚石单晶生产中对提高颗粒度的影响 3

1.1.1降低组装石墨棒压力试验 4

1.1.2碳片焙烧试验 6

1.1.3试验条件及结果 7

1.1.4结论及问题讨论 7

1.2在6×600t铰式液压机上增大合成腔体的研究 12

1.2.1组装件的改进 13

1.2.2组装块技术数据及合成工艺 15

1.2.3工艺改进后的效果及一些问题的讨论 17

1.2.4存在问题 26

1.3再论增大合成腔体的若干问题及其在单晶生产中的应用 28

1.3.1增大合成腔体的若干问题 28

1.3.2扩大腔体后可以考虑推广的几种方案 34

1.4在6×600（6×800）t铰式液压机上φ18（20）mm 37

腔体的发展 37

1.4.1φ18（20）mm腔体工艺发展及试验 37

1.4.2结论 39

1.5.1试生产的基本条件 41

1.5φ23mm腔体新工艺试验报告及其特点分析 41

1.5.2合成试验的结果 42

1.5.3试验数据特点分析 43

1.5.4实现新工艺应注意的几个问题 44

1.5.5新工艺的主要特点 49

1.5.6精细度的调整 50

1.6方腔体的研究及讨论 51

1.6.1引言 51

1.6.2关于合成腔的压力分布问题 51

1.6.3方腔体在方容器内更具合理性 53

1.6.6方形触媒片和碳片的制备 54

1.6.4关于叶蜡石方孔成型问题 54

1.6.5关于堵头的考虑 54

1.6.7在15（16）mm的方腔体中进行初步合成 55

对比试验及新近验证 55

1.6.8方腔体有关问题的讨论 56

1.7表面理论对高压下人造金刚石成核影响因素的探 58

讨 58

1.7.1表面始态覆盖度与表面中间态覆盖度对 58

成核的影响 58

1.7.2合金表面的均相性与局部表面（微区表面）的非均相性及非均相成核 59

1.7.3金刚石亚稳态（金刚石—石墨平衡线下）的成核 60

1.8钻探用粗粒优质单晶人造金刚石合成的几个问题 67

1.8.1金刚石局部生长问题 69

1.8.2优质金刚石生长区间问题 70

1.8.3金刚石合成的原材料——叶蜡石、触媒、 72

碳素问题 72

1.8.4组装工艺 74

1.8.5操作工艺 74

1.9采用8号触媒进行粗颗粒、高品级人造金刚石合成 75

工艺的研制 75

1.9.2研制概况 76

1.9.1粗颗粒高品级合成工艺的指导思想 76

1.9.3工艺及试验结果 79

1.9.4研制结果 80

1.9.5新工艺的经济效益 81

1.9.6讨论 81

1.9.7存在问题 83

1.10钻头级单晶金刚石的某些特性和合成及其前后 84

处理新工艺 84

1.10.1钻头级人造金刚石的基本要求 85

1.10.2前处理工艺 90

1.10.3合成工艺 93

1.10.4后处理工艺 94

1.11在6×600t铰式液压机上实现40/50、300N左右 96

金刚石单晶的试验报告 96

1.12薄膜型触媒合成金刚石的工艺研究 98

1.12.1基本构思 98

1.12.2试验条件 99

1.12.3试验结果 100

1.12.4问题的分析与讨论 100

1.13超薄型鳞片状触媒合成细一超细颗粒金刚石工艺 102

的试验研究 102

1.13.1构思设想及预测 102

1.13.2鳞片状触媒的制备与物理分析 103

1.13.3组装 106

1.13.4合成工艺及合成结果 107

1.13.5结论与特点 109

1.14大颗粒人造金刚石的光学性质研究分析 111

1.14.1实验方法与条件 112

1.14.2观察与试验结果 112

1.14.3几点结论 114

1.15人造金刚石晶体形态的异形生长 115

1.15.1长柱状人造金刚石的发现 115

1.15.2异形金刚石生长的研究 116

1.15.3对金刚石异形生长的解释 118

1.15.4结论与分析 120

1.16金刚石的后机械加工是提高利用率的重要途径 122

1.16.1后机械加工产品的分类 122

1.16.2主要参数选择 123

1.16.3最佳工艺的选择 124

1.16.4生产中的应用 126

1.16.5结论 127

1.17.1引言 129

1.17.2逆转化机理基础 129

1.17金刚石和立方氮化硼的逆转化机理与应用 129

1.17.3过渡族元素或合金对金刚石的逆转化机 130

理 130

1.17.4碱金属或碱土金属或合金对立方氮化硼 136

的逆转化机理 136

1.17.5金刚石和立方氮化硼其它阶段的逆转化 140

1.1 7.6立方氮化硼工具的磨损类型与机理 144

1.17.7结束语 147

1.18当前人造金刚石薄膜的新进展 149

1.18.1国际薄膜技术动态 149

1.18.2 CVD的几种主要方法及国内外工作对比 151

1.18.3热解法金刚石薄膜的基本形貌 154

1.18.4目前金刚石薄膜的其它表征形式 155

1.18.5影响金刚石薄膜生长和应用的主要因素 160

1.18.6几点评述 161

第二部分人造金刚石烧结体和复合体 165

2.1爆炸金刚石微粉静压烧结体试验研究 165

2.1.1烧结体合成工艺 165

2.1.2烧结体的性能 168

2.1.3结论 169

2.2镍－硅金刚石烧结体多粒合成工艺的研究 171

2.2.1烧结体的多粒组装和排列 171

2.2.2合成腔体的压力—温度问题 173

2.2.3强化处理与粒浮处理 176

2.3论烧结体单腔多粒烧结的若干问题 177

2.3.1烧结体多粒烧结排列的原则 177

2.3.2烧结体多粒排列的类型 178

2.3.3烧结体多粒生产工艺值得注意的几个问题 179

2.3.4烧结体的高温力学问题 182

2.4原料细化与人造金刚石三角形烧结体磨耗比关系 184

的研究 184

2.4.1前言 184

2.4.2试验条件与做法 184

2.4.3试验结果及讨论 185

2.4.4结论 186

2.5关于人造金刚石烧结体性能的测定问题 188

2.5.1试验与效果 188

2.5.2试验结果的规律性 190

2.5.3不同机制对烧结体性能的影响 191

2.5.4结论 192

2.6介绍前苏联ACIIK型多晶金刚石的合成工艺与耐 193

磨性的研究 193

2.6.1合成的基本情况 193

2.6.2关于多晶体性能的测定 194

2.6.3有关问题讨论和结论 196

2.7谈谈日本新型复合体及复合体钻头 197

2.7.1该项工作的核心内容 197

2.7.2新型复合体的特点 198

2.7.3几点体会 198

2.7.4应用实例 199

2.8金刚石柱齿复合体及其钻具的实验研究 202

2.8.1问题的提出 202

2.8.2金刚石柱齿复合体的研制 203

2.8.3实验室条件下的性能测试 205

2.8.5结论 207

2.8.4金刚石柱齿复合体钎头生产试验 207

第三部分人造金刚石钻头与钻探 211

3.1在矿山地质勘探中应广泛推广人造金刚石钻探新 211

技术 211

3.1.1我国冶金矿山地质应用人造金刚石钻探技 211

术的发展 211

3.1.2矿山地质人造金刚石钻探技术的应用 213

3.1.3在矿山地质中开展人造金刚石钻探技术的 217

几个结论 217

3.2.1设计原则与φ65mm的钻头设计 219

3.2球齿形冲击钻头的设计、制造和选用 219

3.2.2该类钻头的适应性及硬质合金的选择 220

3.2.3推荐使用的球齿形钻头的硬质合金 224

3.2.4 目前国内的直径系列和适用范围 225

.3.2.5讨论和结论 227

3.3全断面金刚石钻灌钻头的设计和应用 229

3.3.1全断面金刚石钻灌钻头的技术要求 229

3.3.2钻头制作的几项具体技术要求 231

3.3.3设计指导思想 231

3.3.4问题及应注意的技术要求 232

3.4.1制作方法的选择 234

3.4锥形电镀测定地压钻头的研制与应用 234

3.4.2电镀锥形测压钻头制作的主要参数 235

3.4.3具体的使用 236

3.5煤田地质勘探金刚石钻头磨料的研究与钻头选用 239

3.5.1超硬材料（磨料）的选用 239

3.5.2适用煤田地质勘探钻头的选用 242

3.5.3正确选用扩孔器（导正器） 246

3.6扩孔钻头和导向器 247

3.6.1常用扩孔钻头与导向器 247

3.6.3钻磨式导向扩孔钻头 248

3.6.2喷射式导向扩孔钻头 248

3.6.4几点建议 249

3.7优质、多品种、系列化生产人造金刚石钻头 250

3.7.1优质、多品种、系列化生产人造金刚石 251

钻头 251

3.7.2选用品级较高的人造金刚石制造钻头 251

3.7.3加强技术服务，按岩石多种特性设计钻头 254

3.7.4采用先进的粉末冶金技术 255

3.7.5在钻头制作工艺上采用多种方法 256

3.7.6坚持严格的产品检验制度 256

3.8.1超硬材料发展的评述 257

3.8试述金刚石钻头发展新趋势 257

3.8.2钻头制作方法的评述及发展 259

3.8.3钻头孔径上的变化趋势和评述 264

3.8.4钻头品种的发展和评述 265

3.9国内外特种钻探磨料的选用及钻头研究 268

3.9.1探工与矿产业和其它特种钻探领域 269

3.9.2探工领域中磨料系列与选用 272

3.9.3优质、多品种、系列化生产金刚石特种 274

钻头 274

3.10.1金刚石孕镶钻头胎体的结构及结合 276

粘结强度问题的探讨 276

3.10提高热压法烧结孕镶钻头中金刚石与胎体金属 276

3.10.2胎体金属粉末的选择 277

3.10.3烧结工艺的影响 280

3.10.4结束语 281

3.11高时效金刚石绳索取心钻进的实践与认识 282

3.11.1提高时效与钻头寿命的关系 282

3.11.2提高时效与经济效益的关系 284

3.11.3几点结论 285

果 286

3.12.1烧结体钻头的碎岩机理 286

3.12犁头式烧结体金刚石钻头在中硬岩层中的使用效 286

3.12.2烧结体钻头的几项具体排布工艺 288

3.12.3犁头式烧结体金刚石钻头的现场效果 291

3.12.4结论 293

3.13人造金刚石底喷式钻头在硬、脆、碎岩矿层中的 294

试验报告 294

3.13.1试验地层 295

3.13.2钻头、钻具结构 295

3.13.3钻进工艺参数 295

3.13.4使用效果 295

3.13.5结论 297

3.14严把质量关提高钻头寿命 300

3.14.1第一PDCA循环——解决钻头质量不稳定 300

问题 300

3.14.2第二PDCA循环——解决钻头胎体硬度均 304

一化问题 304

3.14.3高寿命钻头的统计数据 306

3.15结合实际合理设计钻孔结构 309

3.15.1矿区简况和小口径钻探一度失利 309

3.15.2进行多级钻孔设计、大胆采用φ75mm 311

钻头取得明显效果 311

3.15.3几点结论 315

3.16 200～300N高强度合成金刚石及其在钻探中的 318

应用 318

3.16.1 200～300N级高强金刚石的合成 318

3.16.2特高强金刚石在岩心钻探中的应用效果 322

3.16.3大钻压高效钻进的结论 325

第四部分人造金刚石有关的其它技术问题 329

4.1 6×1000t～6×1500t铰链式液压机是我国当前的 329

重要发展机型 329

4.1.1国外发展机型的现状分析 329

液压机 332

4.1.2我国应发展6×1000t～6×1500t铰链式 332

4.1.3关于大顶锤问题 333

4.2值得在我国推广的新型液压机——大型凹砧式 335

两面顶液压机 335

4.2.1凹砧式液压机的基本情况 335

4.2.2我国具有极好的吸收、消化、推广的条件 339

及其特点综合评述 339

4.3 NiMnCo触媒在我国金刚石工业中研制和推广的 342

意义 342

4.3.1 关于金刚石合成机理的探讨在触媒元素 342

选择中的作用 342

4.3.2 NiMnCo触媒在大量的试验基础上产生 345

4.3.3坚定信心地把NiMnCo触媒推向金刚石界 349

4.3.4结论 353

4.4 2#和2#含B新触媒的试验报告 355

4.4.1材料的制备 355

4.4.2初步试验结果 355

4.4.3 2#新触媒的主要特点 357

4.4.4结束语 358

4.5金刚石专用T641型石墨片的研制及使用 359

4.5.1问题的提出 359

4.5.2主要技术参数的思路及建议 360

4.5.3关于高强度、粗颗粒、优质金刚石专用 361

石墨片的主要技术要求 361

4.5.41641石墨片的特点 364

4.5.5确定的石墨片主要参数 365

4.5.6我单位实际使用效果 365

4.6人造金刚石合成中的顶锤碎裂与防范 367

4.6.1关于顶锤质量评述问题 368

4.6.2顶锤原始材质和质量问题 370

4.6.3磨加工的技术问题 373

4.6.4顶锤的正确使用 376

4.6.5装配顶锤应注意的几个问题 378

4.6.6爆炸后对顶锤应注意的事项 380

4.7推广扩大腔体工艺中节约顶锤及有关问题的探讨 383

4.7.1扩大腔体顶锤尺寸的设计思路 384

4.7.2注意导电缸绝缘问题 386

4.7.3进行叶蜡石的合理保存、焙烧措施 386

4.7.4电加热线路上的若干问题 387

4.7.5关于水冷却问题 389

4.7.6关于顶锤的密包问题 390

4.7.7充分利用合成腔体的有效体积——使用方 391

腔体 391

4.8.1钢质顶锤研究意义 393

4.8关于钢质顶锤试验的一篇报告 393

4.8.2我们在钢质顶锤上的工作 395

4.8.3结论与建议 397

4.9人造金刚石电解泥分级、重－浮联选提纯的探讨 398

4.9.1前言 398

4.9.2人造金刚石电解泥性质的考查 399

4.9.3分选方案确定的论述 401

4.9.4分选流程和技术条件 403

4.9.5结论 406

4.10.1 70年代的电解工艺及随后的改进 407

的有关问题探讨 407

4.10无成本的人造金刚石提纯新工艺——电解工艺 407

4.10.2最近采用的新工艺 408

4.10.3有关问题的讨论和结论 412

4.11金刚石表面金属化与提高金刚石工具的寿命问 416

题 416

4.11.1历史状况与方法 416

4.11.2关于前苏联Cu-Ni镀层的一些研究情况 417

4.11.3我们对此问题的基本看法 419

4.11.4结论 420

4.12.1 金刚石电镀技术要建立的一些重要概念 422

4.12电镀技术与电镀扩孔器的改进和效果 422

4.12.2电镀金刚石扩孔器工艺的改进 430

4.12.3改进后扩孔器使用结果 435

4.13金刚石锯片的新型刀头 437

4.13.1新型锯片刀头的特点 437

4.13.2有关金刚石新型“锯片刀头”专利的说明 440

4.14热压人造金刚石磨头的研制 442

4.14.1方法选择 442

4.14.2试验条件 443

4.14.3热压工艺参数的确定 448

4.14.4结论 450

4.15试论我国石材和金刚石行业的相互促进、共同发 452

展 452

4.15.1关于石材开发利用问题 452

4.15.2 优质石材的地质勘探工作应提到重要的 454

议事日程 454

4.15.3关于石材的开采与加工 457

4.15.4当前我国金刚石工业的基本状况 458

4.16用数控磨耗比测定仪测定人造金刚石复合体、 459

烧结体的磨耗比 459

4.16.1前言 459

4.16.2问题的提出 460

4.16.3 数控磨耗比测定仪的优点和控制调节原 461

则 461

4.16.4结论 464

重要附录 467

附录一超硬材料产品水平的评价与分析研究报告 467

附录二国家重点超硬材料及其新产品开发指南 493

附录三φ26mm腔体金刚石合成工艺 499

附录四 人造金刚石单晶钻头色谱及部分优质多品种 523

钻头和扩孔器 523

主要参考文献 526